资料储存装置及系统之结构化档案系统写入快取记忆体

摘要

本发明系描述资料储存装置及系统之结构化(log- structured)写入快取(write data)以及改进储存系统之性能之方法。此系统可为一RAID磁碟储存阵列、硬碟、光碟或磁碟储存系统。写入快取较佳实施于系统之主要储存媒体，但亦可提供于系统之其他储存元件中。写入快取包含快取列(cache line)，其中快取资料系短暂地积聚在非挥发性状态(non-volatile state)，以致于之后可被顺序性地(sequentially)写入目标储存地点(target storagelocation)，而改进系统之总性能。每一快许列之元资料(meta-data)亦保持于写入快取中。元资料包含列中之每一区段(sector)之目标区段地址(target sector address)以及表示资料登至(post)快取列之排序之顺序数(sequential number)。缓冲表项目(buffer table entry)提供给每一快取列。散列表(hash table)系用以搜寻每一资料读取与写运作所需之区段地址之缓冲表(buffer table)。

主权项

1.一种资料储存系统,包含:一媒体,以资料块(data block)方式储存资料,每一资料块与一区段位址(sector address)相关;一写入快取(write cache),系具有复数个快取列(cacheline),每一快取列具有复数个资料块、列元资料(line meta-data)以及一顺序数,该列元资料有该区段位址之资料,该快取列中之资料块会被写入该区段位址,以及该顺序数(sequential number)表明该快取列中之该资料块与其他快取列中之该资料块之相对排序,其中该写入快取用作资料之一顺序性写入集结区(staging area)以改善该系统之性能。2.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中每一快取列更包含一奇偶校验块(parity block),以在该快取列局部遗失之情况下能够恢复该快取列之资料。3.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中写入资料(write data)于写入该系统中之该区段位址前登入(post)该写入快取。4.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该写入快取系保持于该系统之非挥发性(non-volatile)记忆体中。5.如申请专利范围第1项所述之储存系统,更包含一写入快取控制(write cache control),用以与一主机系统以及该写入快取互动。6.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该列元资料包含一顺序数以辨别该快取列。7.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该列元资料包含一具有复数个项目之列缓冲表(linebuffer table),每一项目具有一目标区段位址以及一位图(bitmap)表明在一块中被占用之区段位址。8.如申请专利范围第7项所述之储存系统,其中所有该快取列之该列缓冲表系整合至一缓冲表(buffertable),以允许一区段位址被搜寻。9.如申请专利范围第8项所述之储存系统,其中该缓冲表使用一散列表(hash table)而被搜寻。10.如申请专利范围第9项所述之储存系统,更包含一快取控制,用以管理该缓冲表以及该散列表。11.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该媒体包含该整个写入快取之该列元资料之一快照(snapshot),该快照系于系统关机情况用以恢复资料。12.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该快取列系归类在一起作该媒体中之丛集。13.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该系统系一硬碟。14.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该系统系一光学磁碟机。15.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该系统系一磁碟阵列。16.如申请专利范围第1项所述之储存系统,其中该系统系一储存伺服器。17.一种改进一资料储存系统之性能之方法,该系统具有一媒体以资料块方式储存资料,每一资料块与一区域位址相关,该方法包含以下步骤:提供一写入快取于该媒体,该写入快取具有复数个快取列,每一快取列具有复数个资料块、列元资料以及一顺序数,该列元资料有该区段位址之资料,该快取列中之资料块会被写入该区段位址,以及该顺序数表明该快取列中之该资料块与其他快取列中之该资料块之相对排序;以及集结该写入快取之写入资料,作顺序性写入资料,以改进该系统之性能。18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中该集结之步骤包含以下步骤:接收复数个资料块以写入该系统;储存该资料块于该快取列之一;产生该快取列之元资料,该元资料包含一顺序数给该快取列以及该位址给该资料块;以及储存该元资料于该快取列。19.如申请专利范围第18项所述之方法,更包含以下步骤:计算复数个奇偶校验块给该快取列之资料;以及写入该奇偶校验块于该快取列。20.如申请专利范围第17项所述之方法,更包含以下步骤:于该媒体提供一快照区;以及于资料写入该写入快取后,于该快取区域写给该快取列之该元资料一复本。21.如申请专利范围第20项所述之方法,更包含决定依据该快照元资料之一开始后该写入快取之状态之步骤。22.如申请专利范围第21项所述之方法,其中该决定之步骤包含以下步骤:读取该快照元资料;决定包含现今快取之资料之该快取列;以及依据与该决定之快取列相关之元资料决定该写入快取之该状态。23.一种与一储存系统使用以改进该系统之性能之电脑程式产品,该系统具有一媒体以资料块方式储存资料,每一资料块与一区域位址相关,该电脑程式产品包含:一电脑可读取媒体;一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以提供一写入快取于该媒体,该写入快取于具有复数个快取列,每一快取列具有复数个资料块、列元资料以及一顺序数,该列元资料有该区段位址之资料,该快取列中之资料块会被写入该区段位址,以及该顺序数表明该快取列中之该资料块与其他快取列中之该资料块之相对排序;以及一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,以集结该写入快取之写入资料,作顺序性写入资料,以改进该系统之性能。24.如申请专利范围第23项所述之该电脑程式产品,其中该集结之装置包含:一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以接收复数个资料块以写入该系统;一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以储存该资料块于该快取列之一;一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以产生该快取列之元资料,该元资料包含一顺序数给该快取列以及该位址给该资料块;以及一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以储存该元资料于该快取列。25.如申请专利范围第24项所述之该电脑程式产品,更包含:一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以计算复数个奇偶校验块给该快取列之资料;以及一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以写入该奇偶校验块于该快取列。26.如申请专利范围第23项所述之该电脑程式产品,更包含:一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以于该媒体提供一快照区;以及一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以于资料写入该写入快取后,于该快照区写给该快取列之该元资料一复本。27.如申请专利范围第26项所述之该电脑程式产品,更包含一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以依据该快照元资料决定一开始后该写入快取之一状态之步骤。28.如申请专利范围第27项所述之该电脑程式产品,其中该决定之装置,包含:一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以读取该快照元资料;一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以决定包含现今快取之资料之该快取列;以及一装置,系于该电脑可读取媒体中提供,用以依据与该决定之快取列相关之元资料决定该写入快取之该状态。图式简单说明:图1系本发明于储存系统之写入快取之概要图。图2a系本发明所提供之结构化写入快取以及元资料之快取列布局图。图2b系包含资料块以及区段资料之快取列之详图。图3系本发明搜寻缓冲表时所使用之缓冲表以及散列表之范例图。图4系输入资料至结构化写入快取之快取列之登至运作之较佳实例之流程图。图5系清除快取列之资料以及写入快取列之区段地址至目标区段地址之清除运作之较佳实例之流程图。图6a系在有写入快取的情况下写入资料至储存设备之较佳运作之流程图。图6b系在有写入快取的情况下自储存设备读取资料之较佳运作之流程图。图7a系对应登至运作之快照运作之较佳实例之流程图。图7b系对应清除运作之快照运作之较佳实例之流程图。图8系当储存设备开机时恢复写入快取之状态之较佳运作之流程图。